古代の地球は、1対2のカーボンパンチの後、劇的に暖まりました。科学| スミソニアン - 記事、スミソニアンで、スミソニアンでの新しい研究、科学、私たちの惑星

5500万年前の深刻な地球温暖化は、1回ではなく2回の温室効果ガスの大気への注入によって引き起こされました。増加率は、古代の温暖化イベントが今日の気候変動で何を期待するかについて重要な教訓を保持していることを示唆しています

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人為的な地球温暖化が将来どのように地球に影響を与えるかを探る最良の方法の1つは、過去の気候変動に対する地球の反応を研究することです。多くの研究者は、5500万年前のale新世-始新世熱最大（PETM）が現在の状況に特に関連していると考えています。

しかし、すべての研究者が、PETMから多くを学ぶ必要があると確信しているわけではありません。一部の研究では、おそらく火山ガスの放出が遅いために、気候は現在の変化よりもはるかにゆっくりと変化し、約2万年にわたって徐々に大気中の炭素が蓄積することが示唆されました。さらに他の研究では、PETMの変化は私たちの現在の状況と比較するにはあまりにも急速に起こったと結論付けました。昨年の研究では、おそらく炭素彗星の衝突による大量の炭素の流入が原因で、大気中の炭素がわずか数年以内に上昇したことが示唆されました。

しかし、今日、 Nature Geoscienceで公開された最新の地質学的証拠により、これらの「遅すぎる」および「速すぎる」温暖化シナリオは考えにくいようになっています。代わりに、変更の割合は、現代の比較を行うのにおそらく「ちょうどいい」ものでした。

ユタ大学のGabe Bowen率いる研究者たちは、ワイオミング州パウエル近くの地面から820フィートのコアを掘削しました。彼らのサンプルは、PETMの前、最中、後に形成された古代の土壌（現在は石になっています）を切断します。土壌層には何千もの炭酸塩団塊が含まれており、それぞれがさまざまな炭素を保持しており、団塊が形成された時点の大気の組成を反映しています。各小結節内のこれらの品種、または同位体を測定することにより、研究者は、炭素が古代の大気にどのように追加されたかの図を構築することができました。研究者がこのようなPETMの炭素記録を作成したのは初めてではありません。海洋堆積物コアからの情報を使用して同様のプロファイルが作成されました。しかし、海底堆積物は動物の穴を掘ることによってかき回され、陸上ではあまり起こりにくい方法で炭素画像の細部をぼかす、と研究者は言う。

ワイオミング州北部から掘削されたこれらの堆積物コアには、灰色の丸い炭酸塩の結節が点在しています。（ユタ大学ビアンカマイバウアー）

結果は、炭素が数千年にわたって大気中にポンプで送り込まれたことを示しています。これは、今日の排出量とほぼ同じペースです。彼らはまた、少なくとも年間9億9200万トンの炭素が大気中に流入していることを発見しました。これは現在の年間レート105億トンの桁の範囲内です。

しかし、おそらく最も興味深い発見は、PETMが2つの別個の炭素パルスを含んでいるように見えることでした。 PETMが本格化する数千年前、地球温暖化の期間は短命でした。大気中の炭素レベルは、おそらく1500年の間に急上昇し、数千年間にわたって高値を維持した後、急速に通常に戻りました。さらに数千年後、炭素レベルが再び急上昇しましたが、今回は数万年もの間高値を維持し、真のPETMイベントを引き起こしました。

「これは、これら2つのパルスが時間的に非常に近接していたという最初の強力な証拠です」と、研究の共著者であるスミソニアン国立自然史博物館の古生物学者であるスコット・ウィングは述べています。彼は、PETMをトリガーしたものを正確に評価できることを意味するため、これは重要な観察結果です。「私たちがまだ原因を解明していないことは、ほとんど恥ずかしいことです」とWing氏は言います。「誰もが最初に知りたいことですが、PETMを特定してから20年経った今でも、私たちは原因について議論しています。」

新しい結果は、非常にゆっくりした、火山によって引き起こされたシナリオを除外しているように見えます-炭素は環境に入るのが速すぎて動作しません。また、2つの異なる温暖化のパルスがあったため、彗星のシナリオも弱く見えます。「その場合、2つの別々の彗星が必要になります。特別な嘆願のように聞こえます」とWingは言います。

スミソニアン研究所の古生物学者スコット・ウィングは、ユタ大学主導の地球温暖化エピソードの研究でワイオミングのウィルウッド層から掘削されたコアサンプルを約5600万年前に保持しています。（ウィリアム・クライド、ニューハンプシャー大学）

その代わりに、著者らは、海底下の堆積物からのメタンの放出が変化率と奇妙な二重パルスの両方を説明すると主張している。このメタンは通常、メタン包接と呼ばれる固体の形で安全に閉じ込められていますが、海底の地滑りでさえ海底の領域を不安定にし、広大な包接堆積物のロックを解除するのに十分だったかもしれません。この種のイベントは、メインのPETMイベントの前に地球温暖化の短命なパルスを引き起こした可能性があります。

この最初のパルスに応答して、地球の海洋は過剰な大気熱を吸収した可能性があります。しかし、そうした場合、この自然な回復メカニズムがメインイベントをトリガーした可能性があります。温暖な海はそれ自体で包接堆積物を不安定化させる可能性があり、これは第2の炭素パルスがどこから来たのかを説明するかもしれない、とWingは言う。このシナリオが正しければ、PETMは今日により関連するものになります。海は再び暖まり、海底下の包接鉱床は再び不安定になり始めています。

ロシアのバイカル湖の堆積物から放出されたメタン包接化合物は、氷の中を泡立っているようです。（ルイーズマレー/ロバートハーディングワールドイメージ/コービス）

「最初はこの研究について少し懐疑的でした。通常、土壌炭酸塩は解釈が難しいです」とノルウェーのオスロ大学のヘンリック・スベンセンは言います。「しかし、PETMに新しい視点を実際に追加する、すてきで徹底的な研究のように思われます。」明確でないのは、他の研究で二重パルスが実際に明確に現れなかった理由です。世界中の他の場所で働いている地質学者は、岩石中の炭素同位体を使用して、PETM期間中の大気条件を比較的詳細に再現しました。

他の研究者は、以前の研究で2つのパルスのヒントを見たと言っています。たとえば、ペンシルバニア州立大学のYing CuiとLee Kumpとその同僚は、2011年に北極海のスピッツベルゲン沖のPETM海洋堆積物中の炭素同位体の分析を発表しました。「炭素同位体記録の急峻化と平坦化に関連する2つのパルスも識別しました」とKump氏は言います。

それでも、最新の証拠が以前の温暖化シナリオの終を告げるものであると確信している人は誰もいません。ラトガーズ大学のジェームス・ライトは、おそらく彗星のために、PETMの温暖化が急速に起こったと主張して昨年の論文を共著しました。新しい結果は、最初のパルスと2番目のパルスの間で大気条件が正常に戻ったことを示しているため、最初のパルスがPETMと直接関連していることを確認することはできません。これにより、2番目のパルスが排他的に責任を持つようになります。つまり、彗星のシナリオを完全に除外することはできません。

Wingと彼の同僚が正しく、PETMの地球温暖化イベントが今日のイベントに似ている場合、完全な比較ではないことがわかります。世界は5500万年前とはまったく異なる場所でした。たとえば、PETMの前でさえ、この惑星はすでに非常に暖かく、氷冠はありませんでした。また、現在の地球温暖化は私たちの種の存在を脅かすものではありませんが、私たちの生き方を脅かすので、PETMが大規模な大量絶滅を引き起こさなかったという事実からあまりにも慰めるべきではありません。「私たちが話しているのは、かなり信じられないほどの量の人間の苦しみと、私たち全員が大切にしているものの喪失を引き起こす可能性のある大きな変化です」と彼は言います。